فناوری «پرینت سه بعدی» در خط مقدم مبارزه باکرونا

_ روزنامه ایران نوشت: این روز‌ها که همه مردم جهان درگیر کووید ۱۹ هستند دانشمندان در آزمایشگاه‌های خود به‌دنبال یافتن راهکار‌هایی نوین برای مقابله با کرونا و همچنین تلاش برای ساخت دارو و واکسن به منظور ریشه‌کن کردن این بیماری پردردسر هستند. در این میان وقتی نوبت به تحقیقات می‌رسد می‌توان گفت تکنولوژی «پرینت سه‌بعدی» و بیوپرینتر‌ها در خط مقدم جبهه مقابله با کووید ۱۹ قرار گرفته و می‌تواند آینده علم پزشکی و دنیای سلامت را کاملاً متحول کند و برگ برنده محققان در نبرد با کرونا باشد.

 

 

پرینت سه بعدی گامی بزرگ در علم پزشکی و سلامت برداشته و می‌تواند از روند تشخیص و درمان بیماری‌ها گرفته تا تهیه دارو و کشف واکسن و... همه چیز را به کلی تغییر دهد. در شرایطی که سراسر جهان درگیر بحران کروناست این مساله می‌تواند خبر خوبی باشد چراکه بیوپرینتر‌ها می‌توانند اعضای بدن را پرینت کنند و کشف روش‌های درمانی جدید و همچنین دارو‌ها برای انواع بیماری‌ها ازجمله کرونا را سرعت ببخشند. البته باید گفت در روز‌های ابتدایی شیوع کرونا هم این پرینت‌های سه بعدی بودند که کمبود ونتیلاتور مورد نیاز برخی بیمارستان‌ها را در امریکا جبران کردند، با پرینت ونتیلاتور‌ها سرعت ساخت این وسایل حیاتی را بالا برده و جان بسیاری از انسان‌ها را نجات دادند.

 

هرچند پیش از این خبر‌هایی از پرینت و ساخت خانه، اسلحه، اسباب بازی و... به گوش می‌رسید و حتی امکان تهیه یک شام خوشمزه با پرینت سه بعدی وجود داشت، اما حالا علم یک گام پیش‌تر رفته و می‌توانید خودتان را پرینت بگیرید. تعجب نکنید با این بیوپرینترها، می‌توان بخشی از اندام‌های بدن را پرینت کرد تا کمتر به اهدای عضو در جهان نیاز باشد. هرچند علم پزشکی هنوز در ابتدای راه قرار دارد، ولی بی‌شک روزی فرا می‌رسد که دیگر هیچ بیماری در انتظار عضو برای پیوند باقی نمی‌ماند.

 

درحالی که ابتدا از نازل‌های پرینتر‌های سه بعدی، تنها لایه‌های پلاستیک و سیمان و... برای ساخت وسایل سه بعدی، خانه و... خارج می‌شد حالا بیوپرینتر‌ها در تکنولوژی مشابهی به پزشکان اجازه می‌دهند تا برخی اعضای بدن را پرینت کنند؛ اعضایی که دقیقاً از سلول‌های انسانی ساخته شده‌اند. این سلول‌ها روی تراشه‌هایی بسیار کوچک قرار می‌گیرند تا در نهایت جایگزین اعضای بدن شوند.

 

برای این کار ابتدا از بدن فردی که به عضو جدید نیاز دارد سلول‌های بنیادی را استخراج کرده و آن‌ها را کشت می‌کنند تا تعدادشان زیاد شود سپس این سلول‌ها به جوهر زیستی (bioink) تبدیل می‌شوند که ترکیبی مایع از سلول‌ها و هیدروژل است و در نهایت به‌صورت ژلاتین شکل درمی آید. این جوهر زیستی از نازل‌های بیوپرینتر به قطر ۲ میکرون (یک هشتادم قطر موی انسان) خارج می‌شوند و کم کم عضو مورد نظر تشکیل می‌شود. البته موضوع به این سادگی هم نیست و پس از این مرحله ساخت رگ‌های خونی بسیار زمانبر و پردردسر است. درنهایت عضو پرینت شده، در آزمایشگاه ساخته شده و سپس به فرد پیوند زده می‌شود یا اینکه از همان ابتدا البته در شرایط و محیطی خاص، مستقیماً در بدن فرد کاشته می‌شود.

 

هرچند بیوپرینت روش سریعی نیست، اما می‌تواند درآینده راهکاری مناسب برای نیازمندان پیوند عضو باشد. ازسوی دیگر مشکلاتی ازجمله حمله سیستم ایمنی به دریافت کننده عضو نیز تا حد زیادی از بین می‌رود چرا که این محصول دقیقاً از سلول‌های فرد ساخته شده و درنتیجه بدن به آن واکنش نامناسبی نشان نمی‌دهد یا پیوند را پس نمی‌زند. از سوی دیگر با این روش افراد دریافت کننده عضو عمری عادی خواهند داشت. بیماران پیوندی مجبورند تا پایان عمر خود از دارو‌های سرکوب ایمنی استفاده کنند به همین دلیل هم در معرض ابتلا به انواع بیماری‌ها ازجمله سرطان قرار می‌گیرند که بیوپرینتر‌ها می‌توانند همه این مشکلات را حل کنند. این افراد بویژه در بحران‌هایی همچون کرونا بشدت آسیب پذیر می‌شوند و دانشمندان درتلاشند با کمک پرینت سه بعدی، خود را برای بحران‌ها و پاندمی‌های آینده آماده کنند تا در شرایطی مشابه، این بیماران تا این حد آسیب پذیر نباشند.

 

گفته می‌شود ساخت بافت‌های مسطح همچون پوست و همچنین بافت‌های توخالی همچون مثانه و معده با بیوپرینتر‌ها نسبتاً آسان است، اما برای پرینت اعضای پیچیده همچون کبد، پانکراس، کلیه و قلب باید بیشتر صبر کرد. از این روش برای درمان انواع سرطان‌ها و رساندن مستقیم دارو به بافت آسیب دیده و همچنین درمان سوختگی‌ها نیز می‌توان براحتی استفاده کرد.

 

 

شاید نام پرینتر‌های HP با کار‌های اداری پیوند خورده باشد، اما بهتر است بدانید این کمپانی بیوپرینتر‌هایی با نام D۳۰۰ هم برای صنعت پزشکی تولید کرده که به جای کاغذ، از دارو‌ها و اعضای بدن پرینت می‌گیرد. تاکنون از این پرینتر‌ها در تحقیقات و ساخت دارو برای ایدز استفاده فراوانی شده و حالا کمپانی HP با اهدای ۴ بیوپرینتر D۳۰۰ به ۴ محقق در امریکا، اسپانیا، فرانسه و ایتالیا، تلاش دارد تا راه برای ساخت داروی مناسب برای مقابله با کرونا هموارتر شود.

 

محققان انستیتو Regenerative Medicine در کارولینای شمالی امریکا هم با پرینت کردن ریه توسط بیوپرینتر‌ها تلاش دارند تا راه‌های درمانی مختلف و همچنین نحوه پیشرفت بیماری کرونا و درگیر شدن ریه‌ها را با دقت بیشتری رصد کنند. این گروه در حال تلاش برای پرینت و ساخت ریه در ابعادی بسیار کوچک با اندازه‌ای در حد سر سوزن هستند تا دقیقاً دریابند کووید ۱۹ چگونه سلول‌های ریه را درگیر می‌کند و درعین حال بتوانند دارو‌ها و روش‌های درمانی مختلفی که توسط دانشمندان دیگر عنوان می‌شود را غربالگری کنند تا زودتر نتیجه درمانی را ببینند.

 

ساخت یک ریه کامل بسیار زمانبر است و با توجه به تشدید بیماری‌زایی کووید ۱۹ و همه‌گیری آن در جهان، دانشمندان ترجیح دادند با شبیه‌سازی نمونه‌هایی بسیار کوچک از این عضو بدن، سریعتر به‌دنبال راهکار‌های درمانی به منظور مقابله با این ویروس کوچک، اما پرخطر باشند.   «آنتونی آتالا» از محققان این انستیتو در زمینه پرینت اعضا و بافت‌های بدن مهارت بالایی دارد و پس از ساخت نمونه بسیار کوچک، آن را به آزمایشگاه‌های دیگر ارسال می‌کند تا همزمان چندین گروه بر کووید ۱۹ آزمایش کنند و زودتر به نتیجه برسند.

 

هرچند ریه‌هایی که وی با کمک بیوپرینتر‌ها پرینت می‌کند بسیار کوچک و به اندازه سر سوزن هستند، ولی درست مشابه یک عضو کامل بدن فعالیت دارند و براحتی می‌توان پاسخ بدن به دارو‌ها را مورد مطالعه قرار داد؛ کاری که وی پیش از این هم برای یافتن داروی زیکا انجام داد و هیچ انسانی در معرض آزمایش‌های دارویی قرار نگرفت. وی در زمان شیوع ویروس زیکا (Zika) در آفریقا هم به همراه تیمش بافت‌های مینیاتوری را پرینت کرد و پس از آزمایش‌های مختلف سرانجام داروی مناسب را یافت، اما هرگز گمان نمی‌کرد روزی از این روش برای مقابله با یک بیماری همه گیر در قرن بیست و یکم استفاده کند.

 

البته این تکنولوژی بسیار هزینه بر است و بسیاری از مؤسسات جهان از پس هزینه‌های آن برنمی آیند. در همین راستا گروهی از دانشمندان که از پس هزینه‌های خرید بیوپرینتر ۲۰۰ هزار دلاری برنیامدند دست به کار شده و با تأسیس استارتاپ Foldink اقدام به ساخت بیوپرینتر کردند. حال باید منتظر ماند و دید آیا نمونه ساخته شده توسط این استارتاپ کارآیی لازم را دارد یا خیر.

 

 

با توجه به اینکه هر روز علائم بیماری کرونا دستخوش تغییر و تحول می‌شود، دانشمندان بجز ریه دیگر اعضای بدن را نیز در تحقیقات خود مورد مطالعه قرار داده‌اند. به‌عنوان مثال یکی دیگر از اعضای بدن که مورد حمله کووید ۱۹ قرار می‌گیرد روده‌ها و ایجاد اختلالات گوارشی بسیار شدید است و محققان پرینت سه بعدی روده را نیز بتازگی در دستور کار قرار داده‌اند. به این ترتیب مدل حمله ویروس کرونا به این عضو و نحوه تعامل روده با دارو‌های مختلف مورد بررسی آزمایشگاهی قرار می‌گیرد تا کارآمدترین دارو برای رفع مشکلات ناشی از این بیماری در اختیار بیماران قرار بگیرد.

 

شرکت هولدینگ Novoheart در سانفرانسیسکو هم به‌دنبال تشخیص تأثیر کووید ۱۹ روی قلب و همچنین تأثیر دارو‌های مرتبط با کووید ۱۹ بر این عضو حیاتی بدن است چراکه یکی دیگر از اعضای بدن که در حمله کووید ۱۹ درگیر می‌شود، قلب است. این کمپانی بتازگی یک قلب سه بعدی در آزمایشگاه تولید کرده است تا نحوه حمله کرونا به این عضو، تأثیر دارو‌های مختلف و همچنین تأثیر واکسن‌هایی که تاکنون ساخته شده را بر این اندام حیاتی بدن مورد آزمایش قرار دهد و درنهایت واکسنی که راهی بازار خواهد شد با کمترین مشکل ممکن همراه باشد. این شرکت با محققانی از استارتاپ Clecell در کره جنوبی نیز همکاری دارد. این کمپانی کره‌ای هم راه‌های درمانی کووید ۱۹ را در اعضای پرینت شده مورد آزمایش و بررسی قرار می‌دهد. اکنون کمپانی‌های داروسازی متعددی در حال تلاش برای ساخت دارو یا واکسن برای مقابله با کووید ۱۹ هستند و احتمال می‌رود بیوپرینتر‌ها بتوانند بسیار سریع‌تر از زمان پیش‌بینی شده، به واکسن کرونا دست یابند.